CN116112033A - 收发自动切换多功能电路及芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种收发自动切换多功能电路及芯片，包括第一单刀双掷开关、低噪放大器、功率放大器、第二单刀双掷开关，第一单刀双掷开关的第一输出端通过低噪放大器连接第二单刀双掷开关的第一输出端，第一单刀双掷开关的第二输出端通过功率放大器连接第二单刀双掷开关的第二输出端，两个单刀双掷开关的第二控制端均分别连接至VGG、VDT，第一控制端均连接至VDR；其中，两个单刀双掷开关均在VGG为低电平、VDT为高电平、VDR为低电平或悬空时，第二输出端导通，第一输出端关断；在VGG为低电平、VDT为低电平或悬空、VDR为高电平时，第二输出端关断，第一输出端导通。本发明电路简单、成本低。

Description

收发自动切换多功能电路及芯片
技术领域
本发明涉及射频技术，尤其涉及一种收发自动切换多功能电路及芯片。
背景技术
收发多功能射频前端芯片是民用相控阵基站、手持终端、卫星通讯、数据链及军用雷达等设备的核心元器件。射频前端套片主要包括：开关、低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、移相器、衰减器等核心元器件。随着半导体工艺技术的不断发展，高可靠、高集成度、小型化的多功能芯片得以实现。集成开关、低噪声放大器、功率放大器的收发多能芯片在通信系统中被大规模应用，传统的收发多功能芯片需要单独的驱动器电路去控制，如图1所示，LNA及PA需要单独的时序电源，例如申请号为202211306377的一种收发放大衰减多功能芯片，其需要额外的驱动器电路去控制，电路复杂，成本高。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种电路简单、成本低的收发自动切换多功能电路及芯片。
技术方案：本发明提供了一种收发自动切换多功能电路，包括第一单刀双掷开关、低噪声放大器、功率放大器、第二单刀双掷开关、第一电源输入端、第二电源输入端和第三电源输入端，所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关均分别设有公共端、第一输出端、第二输出端、第一控制端和第二控制端，所述第二单刀双掷开关的第一输出端通过所述低噪声放大器连接所述第一单刀双掷开关的第一输出端，所述第一单刀双掷开关的第二输出端通过所述功率放大器连接所述第二单刀双掷开关的第二输出端，两个单刀双掷开关的第一控制端均连接至第二电源输入端，第二控制端均通过电阻分压方式分别连接至第一电源输入端、第三电源输入端，所述功率放大器的电源口连接第一电源输入端和第二电源输入端，所述低噪放大器的电源口连接第三电源输入端；
其中，所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关均在第一电源输入端为低电平、第二电源输入端为高电平、第三电源输入端为低电平或悬空时，第一输出端关断，第二输出端导通，在第一电源输入端为低电平、第二电源输入端为低电平或悬空、第三电源输入端为高电平时，第一输出端导通，第二输出端关断。
进一步的，所述第一单刀双掷开关包括第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容一端连接公共端，另一端分别连接至所述第一开关管和第二开关管的漏极，所述第一开关管的源极通过第二电容接地，栅极连接第一控制端，所述第二开关管的源极通过第三电容接地，栅极连接第二控制端。
进一步的，所述第二单刀双掷开关包括第三开关管、第四开关管、第四电容、第五电容和第六电容，所述第四电容一端连接公共端，另一端分别连接至所述第三开关管和第四开关管的漏极，所述第三开关管的源极通过第五电容接地，栅极连接第一控制端，所述第四开关管的源极通过第六电容接地，栅极连接第二控制端。
进一步的，所述第一单刀双掷开关的第一控制端通过第一电阻连接至所述第二电源输入端，所述第二单刀双掷开关的第一控制端通过第二电阻连接至所述第二电源输入端。
进一步的，所述第二电源输入端还通过第三电阻接地。
进一步的，所述第一单刀双掷开关的第二控制端依次通过第四电阻、第五电阻连接至第一电源输入端，还依次通过第四电阻、第六电阻连接第三电源输入端，第七电阻一端连接至第六电阻，另一端接地，所述第二单刀双掷开关的第二控制端通过第八电阻连接至所述第四电阻和第五电阻之间。
进一步的，所述第三电源输入端还通过第九电阻接地。
进一步的，所述第一开关管和第二开关管均为耗尽型开关管。所述第三开关管和第四开关管均为耗尽型开关管。
本发明提供了一张收发自动切换多功能芯片，该芯片上集成了上述电路。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明可以自动切换收发通道，不需要额外的驱动电路，电路简单，成本较低；且本发明与收发通道有源器件共用控制电压，进一步简化结构，降低复杂度，可以使集成的芯片减小面积、提高芯片的可靠性、成品率，使芯片的性价比大大提高。
附图说明
图1为传统收发多功能芯片功能图；
图2为本发明提供的收发自动切换多功能电路的模块框图；
图3为本发明提供的收发自动切换多功能电路的功能图；
图4为本发明提供的收发自动切换多功能电路的电路图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
本实施例提供了一种收发自动切换多功能电路，如图2所示，包括第一单刀双掷开关SPDT1、低噪声放大器LNA、功率放大器PA、第二单刀双掷开关SPDT2、第一电源输入端VGG、第二电源输入端VDT和第三电源输入端VDR，第一单刀双掷开关SPDT1和设有公共端COM1、第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第一控制端CON1和第二控制端CON2，第二单刀双掷开关SPDT2设有公共端COM2、第一输出端OUT3、第二输出端OUT4、第一控制端CON3和第二控制端CON4，第二单刀双掷开关SPDT2的第一输出端OUT3通过低噪放大器LNA连接第一单刀双掷开关SPDT1的第一输出端OUT1，第一单刀双掷开关SPDT1的第二输出端OUT2通过功率放大器PA连接第二单刀双掷开关SPDT2的第二输出端OUT4，第一单刀双掷开关SPDT1的第二控制端CON2、第二单刀双掷开关SPDT2的第二控制端CON4均分别通过电阻分压方式连接至第一电源输入端VGG、第三电源输入端VDR，第一单刀双掷开关SPDT1的第一控制端CON1、第二单刀双掷开关SPDT2的第一控制端CON3均连接至第二电源输入端VDT，功率放大器PA的电源口连接第一电源输入端VGG和第二电源输入端VDT，低噪声放大器LNA的电源口连接第三电源输入端VDR；其中，第一单刀双掷开关SPDT1和第二单刀双掷开关SPDT2均在第一电源输入端VGG为低电平、第二电源输入端VDT为高电平、第三电源输入端VDR为低电平或悬空时，第一输出端OUT1、OUT3关断，第二输出端OUT2、OUT4导通，即发射通道导通，接收通道关闭，在第一电源输入端VGG为低电平、第二电源输入端VDT为低电平或悬空、第三电源输入端VDR为高电平时，第一输出端OUT1、OUT3导通，第二输出端OUT2、OUT4关断，即发射通道关闭，接收通道导通，其原理如图3所示。下面对具体电路进行详细介绍。
其中，如图4所示，第一单刀双掷开关SPDT1包括第一开关管D1、第二开关管D2、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，第一电容C1一端连接公共端COM1，另一端分别连接至第一开关管D1和第二开关管D2的漏极，第一开关管D1的源极通过第二电容C2接地，栅极连接第一控制端CON1，第二开关管D2的源极通过第三电容C3接地，栅极连接第二控制端CON2。第二单刀双掷开关SPDT2包括第三开关管D3、第四开关管D4、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，第四电容C4一端连接公共端COM2，另一端分别连接至第三开关管D3和第四开关管D4的漏极，第三开关管D3的源极通过第五电容C5接地，栅极连接第一控制端CON3，第四开关管D4的源极通过第六电容C6接地，栅极连接第二控制端CON4。其中，第一开关管D1、第二开关管D2、第三开关管D3、第四开关管D4均为耗尽型开关管，也可以为他类型开关管。第一电容C1合第四电容C4用于实现交流导通、直流阻断。第一单刀双掷开关SPDT1的第一控制端CON1通过第一电阻R1连接至第二电源输入端VDT，第二单刀双掷开关SPDT2的第一控制端CON3通过第二电阻R2连接至第二电源输入端VDT。第二电源输入端VDT还通过第三电阻R3接地。第一单刀双掷开关SPDT1的第二控制端CON2依次通过第四电阻R4、第五电阻R5连接至第一电源输入端VGG，还依次通过第四电阻R4、第六电阻R6连接第三电源输入端VDR，第七电阻R7一端连接至第六电阻R6，另一端接地，第二单刀双掷开关SPDT2的第二控制端CON4通过第八电阻R8连接至第四电阻R4和第五电阻R5之间。第三电源输入端VDR还通过第九电阻R9接地。图3中TL1、TL2、TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8为匹配用传输线。电阻R3、R7为下拉电阻，没有信号指令时，保持VDT、VDR为低电位。
本发明的实现方式如下：
发射状态的实现：将VGG接-5V电源，VDT接+5V电源(电源电压根据工艺类型可变动，GaN管芯可以更高)，VDR接低电平(如0V)或者悬空；VDT通过电阻R1连接开关管D1，通过电阻R2连接D3，此时开关管D1、D3导通，接收通道被短路关断；VDT经过开关管D1的势垒压降(一般情况下GaAs势垒电压Vj≈0.7V,GaN势垒电压Vj≈0.9V)后,产生一正电压“VDT-Vj”加到开关管D2、D4的漏极，D2、D4的栅极电压为VGG经过电阻R4、R5、R6、R7分压后提供一负电压“VG2≈VGG*(R6+R7)/(R5+R6+R7)”,此时开关管D2的偏置电压为“VG2-VDT+Vj”，D2、D4关断，发射通道导通，信号从COM1口输入，经过TL2、TL3、发射PA、TL4、TL5到达COM2口输出，整个电路实现接收通道关断发射通道导通。
接收状态的实现：将VGG接-5V电源，VDR接+5V电源(根据工艺类型可变动，GaN管芯可以更高)，VDT接低电平(如0V)或者悬空；VDR通过电阻R6、R4连接开关管D2，通过电阻R6、R8连接开关管D4，经历势垒压降后产生的正压去控制开关管D1，实现D2、D4导通，发射通道被短路关断，D1、D3关断，接收通道自动导通，信号从COM2口输入，经过TL6、TL7、接收LNA、TL8、TL1到达COM1口输出。
本实施例还提供一种收发自动切换多功能芯片，该芯片上集成了上述收发自动切换多功能电路。
以上所述实施例仅表示本发明的针对GaAs耗尽型开关管的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进(比如采用GaN工艺)，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (10)

1.一种收发自动切换多功能电路，其特征在于：包括第一单刀双掷开关、低噪放大器、功率放大器、第二单刀双掷开关、第一电源输入端、第二电源输入端和第三电源输入端，所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关均分别设有公共端、第一输出端、第二输出端、第一控制端和第二控制端，所述第二单刀双掷开关的第一输出端通过所述低噪声放大器连接所述第一单刀双掷开关的第一输出端，所述第一单刀双掷开关的第二输出端通过所述功率放大器连接所述第二单刀双掷开关的第二输出端，两个单刀双掷开关的第一控制端均连接至第二电源输入端，第二控制端均通过电阻分压方式分别连接至第一电源输入端、第三电源输入端，所述功率放大器的电源口连接第一电源输入端和第二电源输入端，所述低噪声放大器的电源口连接第三电源输入端；
其中，两个第二单刀双掷开关均在第一电源输入端为低电平、第二电源输入端为高电平、第三电源输入端为低电平或悬空时，第一输出端导通，第二输出端关断，在第一电源输入端为低电平、第二电源输入端为低电平或悬空、第三电源输入端为高电平时，第一输出端关断，第二输出端导通。
2.根据权利要求1所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第一单刀双掷开关包括第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容一端连接公共端，另一端分别连接至所述第一开关管和第二开关管的漏极，所述第一开关管的源极通过第二电容接地，栅极连接第一控制端，所述第二开关管的源极通过第三电容接地，栅极连接第二控制端。
3.根据权利要求1所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第二单刀双掷开关包括第三开关管、第四开关管、第四电容、第五电容和第六电容，所述第四电容一端连接公共端，另一端分别连接至所述第三开关管和第四开关管的漏极，所述第三开关管的源极通过第五电容接地，栅极连接第一控制端，所述第四开关管的源极通过第六电容接地，栅极连接第二控制端。
4.根据权利要求1所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第一单刀双掷开关的第一控制端通过第一电阻连接至所述第二电源输入端，所述第二单刀双掷开关的第一控制端通过第二电阻连接至所述第二电源输入端。
5.根据权利要求4所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第二电源输入端还通过第三电阻接地。
6.根据权利要求1所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第一单刀双掷开关的第二控制端依次通过第四电阻、第五电阻连接至第一电源输入端，还依次通过第四电阻、第六电阻连接第三电源输入端，第七电阻一端连接至第六电阻，另一端接地，所述第二单刀双掷开关的第二控制端通过第八电阻连接至所述第四电阻和第五电阻之间。
7.根据权利要求6所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第三电源输入端还通过第九电阻接地。
8.根据权利要求2所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第一开关管和第二开关管均为耗尽型开关管。
9.根据权利要求3所述的收发自动切换多功能电路，其特征在于：所述第三开关管和第四开关管均为耗尽型开关管。
10.一种收发自动切换多功能芯片，其特征在于：该芯片上集成了权利要求1-9中任意一项所述的电路。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101128985A (zh) * 2005-08-26 2008-02-20 株式会社村田制作所 高频开关
JP2011211589A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 高周波スイッチ回路
KR20140062307A (ko) * 2012-11-14 2014-05-23 삼성전기주식회사 에스피디티 스위치 및 에스피디티 스위치 제조 방법
JP2015076777A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スイッチ回路、無線装置
CN107994918A (zh) * 2017-12-21 2018-05-04 南京华讯方舟通信设备有限公司 一种用于射频收发切换的单刀双掷开关
CN112653396A (zh) * 2020-12-31 2021-04-13 电子科技大学 一种基于500nm GaAs pHEMT工艺的超宽带双向放大器
CN216390996U (zh) * 2021-09-26 2022-04-26 南京邮电大学 一种2.4GHz射频开关电路及射频前端模组

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101128985A (zh) * 2005-08-26 2008-02-20 株式会社村田制作所 高频开关
JP2011211589A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 高周波スイッチ回路
KR20140062307A (ko) * 2012-11-14 2014-05-23 삼성전기주식회사 에스피디티 스위치 및 에스피디티 스위치 제조 방법
JP2015076777A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スイッチ回路、無線装置
CN107994918A (zh) * 2017-12-21 2018-05-04 南京华讯方舟通信设备有限公司 一种用于射频收发切换的单刀双掷开关
CN112653396A (zh) * 2020-12-31 2021-04-13 电子科技大学 一种基于500nm GaAs pHEMT工艺的超宽带双向放大器
CN216390996U (zh) * 2021-09-26 2022-04-26 南京邮电大学 一种2.4GHz射频开关电路及射频前端模组

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李健康等: "Ku波段SiGe幅相多功能芯片设计", 固体电子学研究与进展, no. 01, pages 15 - 20 *

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